Хляб за света - геномът на пшеницата е декодиран

Наред с царевицата и ориза, пшеницата е основната храна за световното население. Ако можеше да се доразвие по-целенасочено, това би допринесло срещу глада в света. Сега изследователите са дошли с голяма стъпка по-близо до това.

надежда

След години на международни усилия сложният геном на пшеницата е почти напълно дешифриран.

Група от над 200 изследователи от 73 институции в 20 държави публикува генома на хлебната пшеница, най-важният вид пшеница в света, в списание "Science".

Изследователите, които са част от Международния консорциум за секвениране на генома на пшеницата (IWGSC), се надяват, че това ще подобри световните доставки на храни.

Пшеницата е основната храна за повече от една трета от световното население и съставлява почти 20 процента от калориите и протеините, които хората консумират по целия свят, пишат изследователите. Познаването на генома трябва да улесни производството на сортове, които носят по-високи и по-стабилни добиви и са по-добре адаптирани към изменението на климата. В допълнително проучване изследователите анализират и гените, които участват в алергиите. Това дава надежда за хора с непоносимост, например към съставката глутен.

Декодирането на пшеничния геном беше очаквано с нетърпение в целия свят. Дори не се очакваше за следващата година, казва вицепрезидентът на Федералния изследователски институт за култивирани растения, Институт Юлиус Кюн, Франк Ордон. Той говори за важен етап. „Вече е възможно по-бързо да се идентифицират гени, които кодират важни за селското стопанство признаци и по този начин да ги размножават по-конкретно. Конвенционалното отглеждане на пшеница отнема около десет години, за да се получи новият сорт. Сега това може да се направи много по-бързо в комбинация с други техники.

„Сега виждам голямото предизвикателство в това да разбера кои гени и кои генни мрежи са отговорни за кои земеделски имоти“, казва Ордон, който е и председател на изследователския комитет на инициативата за пшеница, основана от страните от Г-20. "Тогава можете да потърсите генни варианти, които са по-ефективни."

Manuel Spannagl от центъра на Helmholtz в Мюнхен, който заедно с Лайбниц институт за растителна генетика и изследвания на растенията (IPK) Gatersleben, изигра водеща роля в изследването, изчислява, че първите успехи в използването на генома за разплод могат да се очакват след около две до три години.

Консорциумът е изследвал декриптирането в продължение на 13 години. Подобни международни асоциации вече бяха създадени за секвениране на генома на ориз, царевица и ечемик. Пшеницата е последният голям агрономически важен растителен геном, който поставя загадка и е особено труден за разбиване.

„Пълното секвениране на генома на хлебната пшеница дълго време се смяташе за невъзможно, тъй като е изключително голямо и сложно“, каза Нилс Щайн от Лайбниц институт за растителна генетика и културни растения (IPK) Gatersleben. Докато човешкият геном съдържа около 20 000 гена, изследователите са открили 107 891 гена в хляб или мека пшеница (Triticum aestivum).

"Ние смятаме, че по този начин сме дешифрирали 94 процента," казва Spannagl. Хлябната пшеница има дори по-сложен геном от твърдата пшеница, използвана за макаронени изделия (Triticum durum). "В момента работим върху пастата пшеница." Други видове пшеница сега също трябва да бъдат разгледани по-отблизо. "Въпросът сега е да се разбере естественото разнообразие на пшеницата и да се направи използваема."

Тъй като дори съвременните технологии не могат да декодират генетичния материал на едно парче, изследователите са разполагали само с фрагменти за тяхната работа. За да разбере правилното сглобяване на тези частични последователности, екипът разработи специални алгоритми. Най-накрая успяха да изяснят кои гени къде са, как са организирани и какви задачи поемат отделните гени.

Изследователите също проследяват гените, които предизвикват непоносимост към пшеница от целиакия до астма на пекаря, и публикуват допълнителни резултати в списание "Science Advances", успоредно на основното проучване.

"Сега сме в състояние да характеризираме гените, причиняващи алергии, много по-точно и по-добре", каза Спанагъл. "Не сме открили напълно нови гени, които да са отговорни за различни непоносимости. Но успяхме да определим позицията, където се намират гените." Това означава, че нови видове пшеница могат бързо да бъдат получени чрез размножаване и, теоретично, също чрез генно инженерство, които съдържат по-малко алергенни протеини като глутен.

Общо пет публикации придружават основната публикация. Едно проучване вече прилага констатациите: То показва колко силно или колко слабо работят отделните гени при различни условия като суша. Тези и многобройни други проучвания, които вече използват геномната последователност на пшеницата, станаха възможни, тъй като работна версия на публикуваната вече пълна генна последователност вече беше предоставена за допълнителни изследвания през януари 2017 г. (dpa)